酚醛树脂合成及应用
酚醛树脂的合成反应方法

酚醛树脂的合成反应方法酚醛树脂是一种常见的热固性树脂,具有良好的机械性能、耐热性能和耐化学性能等优点,广泛应用于粘接、涂料、复合材料等领域。
其合成反应方法主要有以下几种:1.加热缩聚法:这是合成酚醛树脂最常用的方法之一、将适量的酚和甲醛按一定比例混合后,在碱性催化剂的作用下进行加热缩聚反应。
缩聚反应会在缩聚剂之间形成酚甲醛亚胺,再进一步聚合形成酚醛树脂。
该方法反应速度快、操作简单,但在高温下易生成有害气体。
2.硝化磺化法:该方法是在加热缩聚法的基础上引入了硝酸和磺酸作为诱导剂。
加入硝酸和磺酸可以加快缩聚反应的速度并改善产物的性能。
硝化磺化法合成的酚醛树脂具有更高的强度和耐热性能,适用于一些高要求的应用。
3.环氧化酚醛树脂法:通过环氧化反应合成酚醛树脂是一种新型的方法。
在环氧化酚醛树脂反应中,酚和甲醛会先发生环氧化反应,形成环氧酚和甲醛加合物。
然后,在酸性条件下,酚和甲醛加合物会进行环化反应,生成酚醛树脂。
该方法反应条件温和,且产物具有较高的聚合度和交联度,具有优异的性能。
4.溶胀法:溶胀法是一种比较特殊的合成方法。
它首先将酚和甲醛按一定比例混合,并加入不溶于甲醛的溶剂如石油醚,形成溶液。
然后,在催化剂的作用下,将溶液中的甲醛脱氢生成甲醛醇。
甲醛醇与酚发生缩聚反应,形成酚醛树脂。
这种方法能够合成分散度很好的酚醛树脂,适用于克服其他方法中产物团聚的问题。
总的来说,酚醛树脂的合成方法各有特点,选择适合的方法要根据具体需求和条件来决定。
各种方法在合成过程中都需要控制温度、时间和催化剂的使用量,以保证合成的酚醛树脂具有理想的性能。
同时,为了提高酚醛树脂的性能,也可以通过调整酚和甲醛的比例、引入其他添加剂等手段来进行改性。
酚醛树脂

酚醛树脂1.摘要酚醛树脂是一种最经典的人工合成树脂,有近百年的使用史。
由于酚醛树脂的原料易得,价格低廉,生产工艺和设备简单,而且制品具有优异的机械性能,耐热性、耐寒性、电绝性、尺寸稳定性、成型加工型、阻燃性及低烟雾性。
因此其成为工业部门不可缺少的材料,被广泛应用于固结磨具、涂附磨具、摩擦材料、耐火材料以及电木粉、烟花爆竹、铸造等各个领域。
2.引言酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂,其中以苯酚和甲醛树脂为最重要。
也是世界上最早由人工合成的,至今仍很重要的高分子材料。
因选用催化剂的不同,可分为热固性和热塑性两类。
酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能,广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业。
酚醛树脂为热固性树脂,与其它热固性树脂相比,其优点有:(1)固化时不需要加入催化剂、促进剂,只需加热、加压,调整酚与醛的摩尔比与介质pH值,就可得到具有不同性能的产物。
(2)固化后密度小,机械强度、热强度高,变形倾向小,耐化学腐蚀及耐湿性高,是高绝缘材料。
3.1酚醛树脂的合成原理酚醛树脂也叫电木,又称电木粉。
原为无色或黄褐色透明物,市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色,有颗粒、粉末状。
耐弱酸和弱碱,遇强酸发生分解,遇强碱发生腐蚀。
不溶于水,溶于丙酮、酒精等有机溶剂中。
苯酚与甲醛缩聚而得。
它包括:线型酚醛树脂、热固性酚醛树脂和油溶性酚醛树脂。
主要用于生产压塑粉、层压塑料;制造清漆或绝缘、耐腐蚀涂料;制造日用品、装饰品;制造隔音、隔热材料等。
常见的高压电插座、家具塑料把手等等phenolic resin,简称PF,酚醛树脂.为黄色、透明、无定形块状物质,因含有游离分子而呈微红色,比重1.25~1.30,易溶于醇,不溶于水,对水、弱酸、弱碱溶液稳定。
由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂。
3.2酚醛树脂的重要性能高温性能酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性,即使在非常高的温度下,也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。
酚醛树脂的制备工艺及应用10

摘要酚醛树脂是苯酚和甲醛的缩聚合物。
在早期工业合成塑料中就包括这一类材料。
它可由两种不同方法制备。
第一种方法是碱催化缩合,而第二种方法是酸催化缩合。
由碱催化得到的产物是甲阶酚醛树脂,而酸催化制得的产物是热塑性酚醛树脂。
酚醛树脂广泛应用于涂覆和层压制品中。
纯树脂用作结构材料太脆,但当加入各种各样的填料后就变成有用的塑料了。
酚醛树脂是世界最早人工合成和工业化生产的一类合成树脂,其原料易得,生产工艺简单,综合性能优良,应用非常广泛,因此研究酚醛树脂的制备方法,具有很高的社会意义和经济价值。
根据缩聚时所用的酸性或碱性催化剂,得到不同的最终产物。
在酸性介质中缩合时,得到可溶可熔的酚醛树脂,称为酚醛清漆(novolaks),这种产物经长时间加热也不再进一步缩合;在碱性介质中,则得到可溶可熔的含有一个或多个苯核的羟基酚,称为可溶性酚醛树脂(resols),不像酚醛清漆那样,可溶性酚醛树脂加热就转变成不溶不熔的产物(不熔性酚醛树脂,resites)。
本论文通过实验设计出制备酚醛树脂的最优方案,经过熔酚、加料、升温、恒温、降温等步骤制备出酚醛树脂,。
根据产品的外观、固含率、pH、游离醛含量、溶酸性等技术指标测定所得产品得到固含率为36.72 %,游离醛含量为11.09%的酚醛树脂。
最后介绍了酚醛树脂在生活中的应用。
关键词:苯酚;甲醛;酚醛树脂;尿素ABSTRACTPhenolic resin is the shrinkage of phenol and formaldehyde polymer. In the early industrialized synthesis including this kind of plastic materials. It consists of two different methods of preparation. The first method is alkali condensation, while the second method is to acid catalytic condensation. The product by alkali catalyst is resol, while acid catalytic system of product are thermo plastic phenolic resin. Phenolic resin is widely used in coating and laminated products. Pure resin as structure material, but when join various packing will become useful after the plastic.Phenolic resin is the earliest artificial synthesis and industrialized production of synthetic resin, its simple production technology of reactants, excellent performance, and are widely used, so the study methods of preparation, phenolic resin with high economic value and social significance.According to the polycondensation catalyst, acidic or alkaline different final product. In acidic medium condensation, soluble can melt of phenolic resin, called phenolic aldehyde varnish (novolaks), the product after long time no further condensation heat, In alkaline medium, get the melting of soluble can contain one or more of the hydroxyl phenol, benzene nuclear soluble phenolic resin resols (called), unlike phenolic aldehyde varnish, soluble phenolic resin heating is transformed into insoluble don't melt product (not melt of phenolic resin, resites).The preparation process and phenolic resin application requirements, design the optimal preparation of phenolic resin, understand the application of phenolic resin in life. After charging, phenol, melt temperature, the temperature and cooling steps were phenolic resin. According to the appearance of the product, cure rate, PH, free aldehyde content, dissolve acid as determined from product technical indexes.In this paper, the preparation of experimental design the optimal scheme of phenolic resin, after welding, feeding, temperature, the temperature and cooling steps out of phenolic resin and preparation. According to the appearance of the product, solid rate, pH, free aldehyde content, dissolve acid as determined from product technical indexes obtained solid rate for free aldehyde content36.72 %, for11.09 % of phenolic resin. Finally introduces the application of phenolic resin in life.Keywords: phenol;formaldehyde;phenolic resin;urea目录第一章概述 .............................................................................................................. - 1 -1.1酚醛树脂的特点 (1)1.2酚醛树脂及塑料的发展史 (1)1.2.1世界酚醛树脂.................................................................................................................. - 1 -1.2.2我国酚醛树脂及其塑料的发展史 ........................................................................... - 2 -第二章酚醛树脂的应用领域 .................................................................................... - 3 -2.1粉状模塑料 .. (3)2.2酚醛层压塑料 (3)2.3酚醛造型材料 (3)2.4酚醛隔热、隔音材料 (4)2.5木制品黏结剂及其他专用型黏结剂 (4)2.6耐火材料结合剂 (4)第三章酚醛树脂的制备 .......................................................................................... - 5 -3.1酚醛树脂的合成反应 (5)3.2实验室制备 (5)3.2.1酸催化苯酚-甲醛缩合.................................................................................................. - 5 -3.2.2碱催化苯酚-甲醛缩合.................................................................................................. - 6 -3.2.3尿素改性酚醛树脂........................................................................................................ - 8 -3.2.4实验总结 ........................................................................................................................... - 9 -第四章酚醛树脂技术指标测定 ............................................................................... - 10 -4.1酚醛树脂P H值的测定 (10)4.2酚醛树脂中游离醛含量的测定 (10)4.3酚醛树脂溶酸性的测定 (11)4.4酚醛树脂固化率的测定 (11)4.5技术指标结果 (11)4.6讨论 (12)参考文献:............................................................................................................. - 13 -致谢 ...................................................................................................................... - 14 -第一章概述1.1 酚醛树脂的特点酚醛树脂(Phenolic resins)是一种以酚类化合物与醛类化合物经缩聚而制得的一大类合成树脂。
酚醛树脂的合成与应用

酚醛树脂的合成与应用酚醛树脂是一种由酚和醛类化合物反应合成的无定形聚合物。
它广泛应用于建筑材料、绝缘材料、表面涂料、粘合剂等领域。
本文将从酚醛树脂的合成和其一些主要应用方面进行详细介绍。
一、酚醛树脂的合成1.酚醛树脂的合成一般分为两步骤:缩聚反应和固化反应。
缩聚反应是通过酸性催化剂使酚和醛类反应生成酚醛缩聚物。
常用的酚有苯酚、间甲酚等,常用的醛有甲醛、乙醛等。
缩聚反应可以选择在常压下进行,也可以通过高温高压的条件来进行。
2.固化反应是指将缩聚物在碱性催化剂的作用下进行串联反应,形成大分子聚合物结构。
常用的碱性催化剂有氢氧化钠、氢氧化钡等。
固化过程中的温度和时间可以根据所需的聚合物性能进行调节。
二、酚醛树脂的应用1.建筑材料:酚醛树脂具有较好的绝缘性能和耐热性能,广泛应用于建筑材料中,如墙砖、天花板、管道等。
它们能够提供良好的保温和隔热效果,同时具有一定的阻燃性能,能够提高建筑物的安全性。
2.绝缘材料:酚醛树脂的绝缘性能优异,可用于电气绝缘材料的制备,如绝缘管、电缆绝缘层、变压器绝缘板等。
酚醛树脂的绝缘性能在高温和高湿度条件下仍然稳定,能够有效保护电器设备的安全运行。
3.表面涂料:酚醛树脂具有良好的耐磨性和耐化学性,因此广泛应用于表面涂料中,如家具表面涂层、汽车涂料等。
它们能够提供优异的光泽度和抗划伤性,同时还能保持涂层的稳定性和耐久性。
4.粘合剂:酚醛树脂是一种优秀的粘合剂材料,具有很强的粘接强度和抗剪切性能。
它们广泛应用于家具、木质制品、纸板箱等领域,能够提供很好的粘接效果和耐久性。
5.其他应用:酚醛树脂还能够用作压制材料、模具材料、阻燃剂等。
在压制材料中,酚醛树脂能够提供良好的硬度和耐磨性,用作模具材料时,具有较低的收缩率和稳定性。
在阻燃剂中,酚醛树脂能够提高材料的阻燃性能,提高材料的安全性。
总结:酚醛树脂作为一种重要的合成材料,在建筑材料、绝缘材料、表面涂料、粘合剂等领域都有广泛的应用。
它具有优异的绝缘性能、耐热性能和耐化学性能,能够满足各种复杂环境下的要求。
酚醛树脂合成及应用

酚醛树脂合成及应用酚醛树脂是由酚和醛(一般为甲醛)在酸性或碱性条件下缩聚而成的一种高分子化合物。
它具有优异的物理性能和耐磨性,被广泛应用于涂料、粘合剂、绝缘材料、电子封装材料等领域。
酚醛树脂的合成主要通过缩聚反应来实现。
首先将酚和醛按一定比例混合,在酸性或碱性条件下进行反应。
缩聚反应发生过程中,醛分子上的羰基与酚分子上的羟基发生亲核取代反应,形成缩聚物。
酚和醛的摩尔比例、反应条件(如温度、pH值等)以及催化剂的选择都会对缩聚反应的进程和产物的性质有影响。
酚醛树脂可以通过不同的合成方法得到不同的分类,常见的有酚醛酮树脂、酚醛醛树脂和酚醛醛酮树脂等。
其中,酚醛酮树脂是以酮为主要结构单元的树脂,具有优异的耐热性和电绝缘性能,广泛用于电子封装材料和航空装备中。
酚醛醛树脂则以醛为主要结构单元,具有优异的耐磨性和耐化学腐蚀性能,常被用作涂料和粘合剂。
酚醛醛酮树脂是酚醛酮树脂和酚醛醛树脂的共缩聚产物,结合了两者的优点。
酚醛树脂的应用非常广泛。
在涂料方面,酚醛树脂可以作为涂料的成膜剂,提供良好的抗刮擦和耐化学品侵蚀的性能。
在粘合剂方面,酚醛树脂可以用于木材、纤维板和橡胶等材料的粘接,具有优异的抗剪强度和耐水性。
在绝缘材料方面,酚醛树脂可以作为电气绝缘层,用于变压器、电动机和电子元件的绝缘封装。
此外,酚醛树脂还可以用于模塑、复合材料和阻燃材料等领域的应用。
尽管酚醛树脂具有许多优异的性能,但也存在一些问题。
首先,酚醛树脂的合成过程中产生的醛类物质对环境和人体健康有一定的危害。
其次,酚醛树脂的成本相对较高,限制了其在一些应用领域的推广。
此外,酚醛树脂在高温条件下可能发生脱胶现象,降低了其耐热性能。
总体来说,酚醛树脂是一种重要的高分子化合物,具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步,对酚醛树脂的研究和开发也将进一步深入,以满足不同领域对材料性能的要求。
酚醛树脂合成全套资料

酚醛树脂合成全套资料酚醛树脂是一种常见的合成树脂,具有优异的性能和广泛的应用领域。
下面是一份酚醛树脂合成的全套资料,供参考。
一、酚醛树脂的概述酚醛树脂是一种由酚和醛通过缩聚反应形成的树脂,它具有优异的耐热性、耐化学性和机械性能,被广泛应用于胶粘剂、涂料、粘合剂、绝缘材料等领域。
二、酚醛树脂的合成1.原料准备:酚醛树脂的主要原料是酚和醛。
常用的酚有间甲酚、间甲酚等;常用的醛有甲醛、硫代甲醛等。
2.缩聚反应:将酚和醛按一定的摩尔比例混合,并加入一定量的缩聚催化剂(如氢氧化钠、氢氧化钾)进行缩聚反应。
反应条件一般为高温和高压,通常需要在150-200°C和10-20MPa下进行反应。
3.结晶和沉淀:将反应混合物冷却至室温,酚醛树脂会逐渐结晶和沉淀下来。
可以通过过滤或离心等方法将树脂固体分离出来。
4.清洗和干燥:将固体树脂用无水醇或其他溶剂进行清洗和去除残余的催化剂和杂质。
然后将树脂进行干燥,去除水分和溶剂。
三、酚醛树脂的性能调节酚醛树脂的性能可以通过以下几种方式进行调节:1.酚和醛的种类和摩尔比例:不同种类和比例的酚和醛会对酚醛树脂的性能产生影响。
2.缩聚反应的温度和压力:反应温度和压力的调节可以改变树脂的分子结构和分子量,从而改变其性能。
3.催化剂的种类和用量:不同种类和用量的催化剂会对缩聚反应速率和产物的性质产生影响。
4.添加剂的引入:可以通过添加填料、增塑剂、阻燃剂等添加剂来改善树脂的性能和成本效益。
四、酚醛树脂的应用领域酚醛树脂具有优异的性能和广泛的应用领域:1.胶粘剂:酚醛树脂可以作为胶粘剂用于制作家具胶合板、合成木材、胶合板等。
2.涂料:酚醛树脂可以作为涂料的主要成分,用于制作耐磨、耐腐蚀、耐高温的涂层。
3.粘合剂:酚醛树脂可以作为粘合剂用于制作复合材料、纤维增强材料等。
4.绝缘材料:酚醛树脂可以作为绝缘材料用于制作电器、电气设备的绝缘部件。
5.其他应用:酚醛树脂还可以用于制作齿轮、轴承、管道等工程塑料制品。
酚醛树脂的合成、固化及其应用解析

酚醛树脂的合成、固化及其应用解析酚醛树脂,通常指的是由苯酚和甲醛在催化剂的作用下缩聚而成的高分子聚合物。
这类树脂是最早合成的一类热固性树脂。
依据其结构和性质,酚醛树脂可以分为不同类型,包含线性酚醛树脂、热固性酚醛树脂和油溶性酚醛树脂。
酚醛树脂具有出色的耐酸性、力学性能、耐热性能等特点,因此在制造清漆、绝缘料子、耐腐蚀涂料等领域有着广泛的应用。
其中,酚醛树脂最显著的特点之一是其出色的耐高温性。
即使在极端高温条件下,酚醛树脂仍能保持其结构的完整性和尺寸的稳定性。
另外,酚醛树脂可以溶解于乙醇、丙酮等溶剂中,具有可溶可熔性。
只有在引入交联剂,如六亚甲基四胺或聚甲醛等时,酚醛树脂才会发生固化(加热时快速固化)。
经过交联后,酚醛树脂能够防范各种化学物质的侵蚀,包含汽油、石油、醇、乙二醇以及各种碳氢化合物。
酚醛树脂是一类紧要的高分子料子,其合成和应用领域广泛。
本文将深入探讨酚醛树脂的合成固化方法、性质特点以及不同类型的应用。
酚醛树脂的合成和固化酚醛树脂的合成和固化过程遵奉并听从着体型缩聚反应的规律。
通过掌控不同的合成条件,如酚和醛的比例、催化剂类型等,可以得到两类酚醛树脂:热固性酚醛树脂和热塑性酚醛树脂。
热固性酚醛树脂热固性酚醛树脂包含了具有可进一步反应的羟甲基活性基团的树脂。
在合成过程中,假如不进行特殊的掌控,体型缩聚反应将进行到形成不熔、不溶的具有三向网络结构的固化树脂。
热固性酚醛树脂的漆膜在烘烤后相当坚硬,具有出色的防潮性、绝缘性能,适用于多种应用,如胶合层压制品。
热塑性酚醛树脂与热固性酚醛树脂不同,热塑性酚醛树脂是线性树脂,不会在合成过程中形成三向网络结构,因此需要在进一步的固化过程中加入固化剂。
这两类树脂的合成和固化原理不同,因此其分子结构也不同。
依据反应程度的不同,酚醛树脂可以分为甲阶树脂、乙阶树脂和丙阶树脂三个阶段。
甲阶树脂是合成后的树脂初级产物,可以呈现液体、半固体或固体状态,受热后能快速熔化。
酚醛树脂原理

酚醛树脂原理酚醛树脂是一种重要的合成树脂,具有广泛的应用领域。
它是由酚和醛类化合物在酸性或中性条件下,通过缩聚反应形成的热固性树脂。
酚醛树脂具有优异的耐热性、耐腐蚀性和机械性能,因此在涂料、粘合剂、塑料、电子材料等领域有着重要的应用价值。
酚醛树脂的合成原理主要是酚和醛在酸性或中性条件下进行缩聚反应,形成线性或网状聚合物。
在这一过程中,酚和醛分子首先发生缩合反应,生成甲醛缩合产物,然后再与酚分子继续反应,形成酚醛树脂。
酚醛树脂的合成过程中,酚和醛的摩尔比、反应温度、反应时间等条件都会对产物的性能产生重要影响。
酚醛树脂的合成过程中,酚和醛的选择对于产物的性能具有重要影响。
一般来说,酚醛树脂的酚部分可以选择苯酚、间苯二酚、邻苯二酚等化合物,而醛部分则可以选择甲醛、乙醛、丙醛等。
不同种类的酚和醛会形成不同结构的酚醛树脂,从而导致产物的性能差异。
此外,酚醛树脂的合成过程中,酸性或中性条件下的反应条件也是十分重要的。
一般情况下,酚醛树脂的合成需要在酸性催化剂的作用下进行,如盐酸、硫酸等。
催化剂的选择和用量会直接影响反应速率和产物的性能。
酚醛树脂的合成原理虽然较为简单,但在实际生产中需要严格控制反应条件,以确保产物的性能和质量。
此外,酚醛树脂的合成过程中也需要考虑废气处理和废水处理等环保问题,以确保生产过程的环保和可持续发展。
总的来说,酚醛树脂的合成原理涉及到酚和醛的缩聚反应,在反应条件、原料选择和催化剂的作用下形成热固性树脂。
了解酚醛树脂的合成原理对于优化产品性能、改进生产工艺具有重要意义,也有助于推动酚醛树脂在各个应用领域的发展和应用。
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高分子科学概论课程论文论文题目:酚醛树脂的合成及应用学院:化学与材料科学学院专业:应用化学班级: 1 班姓名:涵学号:20100635指导老师:董静酚醛树脂的合成及应用摘要:酚醛树脂是一种最经典的人工合成树脂,有近百年的使用史。
由于酚醛树脂原料易得,价格低廉,生产工艺和设备简单,而且制品具有优异的机械性能,耐热性、耐寒性、电绝性、尺寸稳定性、成型加工型、阻燃性及低烟雾性。
成为工业部门不可缺少的材料,被广泛应用于固结磨具、涂附磨具、摩擦材料、耐火材料以及电木粉、烟花爆竹、铸造等各个领域。
本文主要介绍了酚醛树脂的合成及研究,并简单的阐述了酚醛树脂的应用和未来发展趋势。
关键词:酚醛树脂;合成;应用。
1872年德国化学家拜尔(A. Baeyer)首先合成了酚醛树脂,1907年比利时裔美国人贝克兰提出酚醛树脂加热固化法,使酚醛树脂实现工业化生产,1910年德国柏林建成世界第一家合成酚醛树脂的工厂,开创了人类合成高分子化合物的纪元。
由于采用酚、醛的种类、催化剂类别、酚与醛的摩尔比的不同可生产出多种多样的酚醛树脂,它包括:线型酚醛树脂、热固性酚醛树脂和油溶性酚醛树脂、水溶性酚醛树脂。
主要用于生产压塑粉、层压塑料;制造清漆或绝缘、耐腐蚀涂料;制造日用品、装饰品;制造隔音、隔热材料、人造板、铸造、耐火材料等。
酚醛树脂是世界最早人工合成和工业化生产的一类合成树脂,其原料易得,生产工艺简单,综合性能优良,应用非常广泛,因此研究酚醛树脂的制备方法,具有很高的社会意义和经济价值。
近年来科研人员对酚醛树脂本身的脆性和力学性能进行改进,在下游产品应用新工艺,使酚醛树脂基复合材料有了更大的发展。
随着电子产业的迅速成长,高纯度及改性酚醛树脂也在半导体封装材料、印制电路基板材料和光刻胶领域发挥着越来越重要的作用。
现代酚醛泡沫反应机理和生产工艺的不断创新,使酚醛泡沫材料应用于民用建筑、采矿等新领域。
各种改性酚醛树脂作为增粘、增硬、补强材料,也不断地应用于橡胶工艺的改进中。
酚醛树脂的特点酚醛树脂是一种以酚类化合物与醛类化合物经缩聚而制得的一大类合成树脂。
所用酚类化合物主要是苯酚、其他还可以用甲酚、混合酚、壬基酚、辛基酚、二甲酚、腰果酚、芳烷基酚、双酚A或几种酚的混合物的;所用醛类化合物主要是甲醛,其他还常用多聚甲醛、糠醛、乙醛或几种醛的混合物。
生产酚醛树脂,根据所采用原料反应官能度、酚与醛的摩尔比及合成反应催化剂(反应物系PH 值)的不同又分为热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂两大类产品,前者在无固化剂下具有热可塑性,后者则不需固化剂也具有自固化特性(甚至于常温环境)。
酚醛树脂是被人类最早合成的一种树脂。
树脂是高分子化合物,所以酚醛树脂具有高分子化合物的基本特点,即:(1)分子量(相对分子质量)大,且呈现多分散性;(2)分子结构有多样性,在不同条件下可分别制成线型、支链型、网状结构;(3)酚醛树脂处于线型、支链型结构状态,具有可溶可熔可流动的可加工性,当转变为体型(三向网状)结构状态,就固化定型且失去可溶可熔和可加工性;(4)酚醛树脂如同所有高分子化合物一样不能被加热蒸发,过高温度只能使其裂解,甚至炭化。
综上可知,即使同一类型酚醛树脂产品,其性能也可多变的。
没有固化形成网状结构之前的酚醛树脂,其性能是不稳定的,不能作为制品来使用,它对于酚醛树脂生产企业虽然是产品,但实际却是制造各种各样有用材料或制品的中间品。
因而酚醛树脂产品的性能,必然要与其下游材料或制品的生产相适应。
酚醛树脂的合成原理加成反应在适当条件下,一元羟甲基苯酚继续进行加成反应,就可生成二元及多元羟甲基苯酚。
缩合及缩聚反应缩合及缩聚反应,随反应条件的不同可以发生在羟甲基苯酚与苯酚分子之间,也可发生在各个羟甲基苯酚分子之间。
缩合反应不断进行的结果,将缩聚形成一定分子量的酚醛树脂,由于缩聚反应具有逐步的特点,中间产物相当稳定因而能够分离而加以研究。
加聚反应的反应特点(1)单体必须是含有双键等不饱和键的化合物。
例如,氯乙烯、丙烯腈等含不饱和键的物质,在一定条件下,都可以发生加聚反应。
(2)加聚反应发生在不饱和键上。
(3)发生加聚反应的过程中,没有副产物产生,得高聚物的化学组成跟单体的化学组成相同。
(4)加聚反应生成的高聚物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。
缩聚反应的反应特点(1)单体不一定含有不饱和键,但必须含有两个或两个以上的反应基团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。
(2)缩聚反应的结果,不仅生成高聚物,而且还有副产物(小分子)生成。
(3)所得高分子化合物的化学组成跟单体的化学组成不同。
酚醛树脂的合成酚醛树脂合成反应分为两步,首先是苯酚与甲醛的加成反应,随后是缩合及缩聚反应。
缩聚反应是指单体间相互反应,生成高分子化合物同时生成小分子的聚合反应。
酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚而成。
反应机理是苯酚羟基邻位上的两个氢原子比较活泼,与甲醛基上的氧原子结合为水分子,其余部分连接起来成为高分子化合物——酚醛树脂。
反应的方程式可以表示为:如果采用不同的催化剂,苯酚羟基对位上的氢原子也可以和甲醛进行缩聚,使分子链之间发生交联,生成体型酚醛树脂,如图:而体型酚醛树脂绝缘性很好,是用作电木的原料。
另外,以玻璃纤维作骨架,以酚醛树脂为肌肉,组合固化制成复合材料即玻璃钢。
酚醛树脂的应用酚醛树脂主要用于制造各种塑料、涂料、胶粘剂及合成纤维等。
压塑粉生产模压制品的压塑粉是酚醛树脂的主要用途之一。
采用辊压法、螺旋挤出法和乳液法使树脂浸渍填料并与其他助剂混合均匀,再经粉碎过筛即可制得压塑粉。
常用木粉作填料,为制造某些高电绝缘性和耐热性制件,也用云母粉、石棉粉、石英粉等无机填料。
压塑粉可用模压、传递模塑和注射成型法制成各种塑料制品。
热塑性酚醛树脂压塑粉主要用于制造开关、插座、插头等电气零件,日用品及其他工业制品。
热固性酚醛树脂压塑粉主要用于制造高电绝缘制件。
增强酚醛塑料以酚醛树脂(主要是热固性酚醛树脂)溶液或乳液浸渍各种纤维及其织物,经干燥、压制成型的各种增强塑料是重要的工业材料。
它不仅机械强度高、综合性能好,而且可进行机械加工。
以玻璃纤维、石英纤维及其织物增强的酚醛塑料主要用于制造各种制动器摩擦片和化工防腐蚀塑料;高硅氧玻璃纤维和碳纤维增强的酚醛塑料是航天工业的重要耐烧蚀材料。
酚醛涂料以松香改性的酚醛树脂、丁醇醚化的酚醛树脂以及对叔丁基酚醛树脂、对苯基酚醛树脂均与桐油、亚麻子油有良好的混溶性,是涂料工业的重要原料。
前两者用于配制低、中级油漆,后两者用于配制高级油漆。
酚醛胶热固性酚醛树脂也是胶粘剂的重要原料。
单一的酚醛树脂胶性脆,主要用于胶合板和精铸砂型的粘结。
以其他高聚物改性的酚醛树脂为基料的胶粘剂,在结构胶中占有重要地位。
其中酚醛-丁腈、酚醛-缩醛、酚醛-环氧、酚醛-环氧-缩醛、酚醛-尼龙等胶粘剂具有耐热性好、粘结强度高的特点。
酚醛-丁腈和酚醛-缩醛胶粘剂还具有抗、抗冲击、耐湿热老化等优异性能,是结构胶粘剂的优良品种。
酚醛纤维主要以热塑性线型酚醛树脂为原料,经熔融纺丝后浸于聚甲醛及盐酸的水溶液中作固化处理,得到甲醛交联的体型结构纤维。
为提高纤维强度和模量,可与5%~10%聚酰胺熔混后纺丝。
这类纤维为金黄或黄棕色纤维,强度为11.5~15.9cN/dtex,抗燃性能突出,极限氧指数为34,瞬间接触近7500℃的氧-乙炔火焰,不熔融也不延燃,具有自熄性,还能耐浓盐酸和氢氟酸,但耐硫酸、硝酸和强碱的性能较差。
主要用作防护服及耐燃织物或室装饰品,也可用作绝缘、隔热与绝热、过滤材料等,还可加工成低强度、低模量碳纤维、活性炭纤维和离子交换纤维等。
防腐蚀材料热固性酚醛树脂在防腐蚀领域中常用的几种形式:酚醛树脂涂料;酚醛树脂玻璃钢、酚醛-环氧树脂复合玻璃钢;酚醛树脂胶泥、砂浆;酚醛树脂浸渍、压型石墨制品。
热固性酚醛树脂的固化形式分为常温固化和热固化两种。
常温固化可使用无毒常温固化剂NL,也可使用苯磺酰氯或石油磺酸,但后两种材料的毒性、刺激性较大。
建议使用低毒高效的NL固化剂。
填料可选择石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸钡粉,不宜采用辉绿岩粉。
隔热保温材料主要是酚醛树脂的发泡材料,酚醛泡沫产品特点是保温、隔热、防火、质轻,作为绝热、节能、防火的新材料可广泛应用于中央空调系统、轻质保温彩钢板、房屋隔热降能保温、化工管道的保温材料(尤其是深低温的保温)、车船等场所的保温领域。
酚醛泡沫因其导热系数低,保温性能好,被誉为保温之王。
酚醛泡沫不仅导热系数低、保温性能好,还具有难燃、热稳定性好、质轻、低烟、低毒、耐热、力学强度高、隔音、抗化学腐蚀能力强、耐侯型好等多项优点,酚醛泡沫塑料原料来源丰富,价格低廉,而且生产加工简单,产品用途广泛。
木制品粘结剂及其他专用型黏合剂木制品黏结剂主要用于胶木板、刨花板、纤维板和装饰板。
酚醛类木制品黏结剂比另一主要竞争品的脲醛树脂木制品黏结剂有黏结强度高、耐湿性好、含甲醛较少等优点。
在此领域消耗的酚醛树脂量占酚醛树脂总产量的很大份额,如2004年在我国的用量比为16%。
用作木制品黏结剂的酚醛树脂有水溶性、醇溶性的热固性酚醛树脂,它们大多用氨水为催化剂合成。
也有用氢氧化钡催化并经减压脱水制成的常温固化剂型酚醛树脂黏结剂用于木制品加工。
此外,环氧改性酚醛树脂、聚乙烯醇改性酚醛树脂、丁腈胶改性酚醛树脂配制的黏结剂多具有一定的专用性。
酚醛树脂的改进普通酚醛树脂在200℃以下能够长期稳定使用,但超过200℃便明显发生变化。
从300℃-360℃起进入热分解阶段,到600℃-900℃释放CO、C02、H2O、苯酚等物质。
而且普通酚醛树脂固化时释放水分子,脆性大,韧性差,限制了其在高性能材料方面的发展。
因此,需要对酚醛树脂进行改进,提高其韧性和耐热性。
改进酚醛树脂的途径主要有:1、在酚醛树脂中加入外增韧物质,如天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶及热塑性树脂等。
2、在酚醛树脂中加入增韧物质,如使酚羟基醚化,在酚核间引入长的亚甲基链及其他柔性基团等。
3、用玻璃纤维、玻璃布及石棉等增强材料来改善脆性。
其他改进的方法还有:将酚醛树脂的酚羟基醚化,酯化、重金属螯合,或者增加固化剂加入量,严格成型条件或后固化条件,或者导入亚胺环或三嗪环等刚性结构。
这些方法虽然提高了树脂的耐热性,但韧性却下降了。
因此,目前很难同时既提高了树脂的韧性又改进其耐热性。
发展现状及展望国酚醛树脂的开发与应用也取得了一系列成果。
化工大学等开发了采用纳米材料增强酚醛树脂的技术;化工研究院等采用液态丁腈橡胶改性酚醛树脂,当丁腈橡胶的用量仅为2% 时,可使酚醛塑料的冲击强度提高1 倍;科学院研制出一种以钼酚醛树脂为基体的摩擦材料,具有良好的热稳定性;科技大学优化酚醛泡沫塑料的配方,研制的泡沫材料耐燃、烟少、不吸湿,尤其适用于石油化工管道的保温、保冷。